KR20080067652A - 물 처리 방법과, 물 처리 장치 - Google Patents
물 처리 방법과, 물 처리 장치Info
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Abstract
본 발명은 물 내의 부유물, 특히 기생균을 감소시키기 위한 폐수 처리 방법으로서, 10 m/시간 이상의 처리 속도로 침전 탱크를 통해 상기 물을 순환시키는 침전 단계를 포함하며, 상기 침전 단계 후에, 5 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위의 매쉬 치수를 갖는 스크린을 이용하는 정교한 차폐 단계를 수행한다.
Description
본 발명은 물 처리에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 물 내의 부유물 또는 기생균의 함유량을 감소시키기 위한 물리적 방법 또는 물리-화학적 방법뿐만 아니라, 이러한 방법에 따른 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 감소시킬 내용물이 예컨대 하기와 같은 경우, 부유물 내에 있는 임의의 물 함유물을 처리하는데 이용될 수 있다.
- 정화를 위해 이미 생물학적으로 처리된 폐수;
- 특히 관개(irrigation)를 위한, 예컨대 공업 또는 농업에서의 처리 후에 재사용되도록 의도된 폐수;
- 바다로 유출하도록 의도된 물; 및
- 잔여의 인 성분에 대한 유출을 제어하기 위해 생물학적 등으로 이미 처리된 폐수.
후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 관개를 위해 재사용되도록 의도된 물 내에 함유된 부유물을 처리하기 위한 처리하는데 특히 유리하다.
그 이유는 폐수가, 예컨대 경작 관개 및 시립 공원 또는 골프장 양자를 위해 보다 빈번하게 관개시에 재사용되기 때문이다.
통상적으로, 처리된 폐수를 수용하는 환경의 특성에 대한 위험성을 나타낼 수 있는 오염물을 제어하기 위해 폐수가 처리된다. 이에 따라, 탄소, 질소 및 인을 포함하는 오염물을 나타내는 변수와는 별도로, 예컨대, 처리되는 물에 자외선을 노출하거나 또는 멤브레인에 대한 최종 여과법 등의 빈번하게 사용되는 최종 처리의 경우, 미생물학이 처리 요건에서 더욱 빈번하게 고려된다.
부유물을 처리하기 위한 종래의 몇 가지 기술이 있다. 이러한 기술은 하기와 같다.
- 부유물을 침전시키기 위해 응고제의 첨가로 결합가능한 물을 정화하는 것으로 이루어지는 물리적 또는 바람직하게 물리적-화학적 침전; 및
- 일반적으로 1.5 내지 2 m의 두께인 모래층에 대한 여과법.
종래 타입의 침전 탱크에 인가되는 처리 속도에 대해서는 2 내지 2.5 m/시간을 초과하지 않는다. 처리 속도는 사용되는 침전 탱크가 라멜라 타입(lamellar type)인 경우 10 내지 15 m/시간까지 증가되고, 라멜라 침전이 응고(coagulation)/응집(flocculation) 단계와 관계되는 경우 20 m/시간까지 증가될 수 있다.
양호한 품질의 물을 얻기 위해, 종래 기술에서는 10 m/시간의 최대 여과 속도로 모래층을 사용한다.
따라서, 양자 타입의 처리는 고속으로 수행될 수 없는 결점이 있으므로, 고비용의 토목 공학을 수반하는 큰 설비의 사용을 필요로 한다.
더욱이, 관개용 폐수를 재사용하는 경우에, 낮은 레벨, 통상적으로 1 알(egg)/리터의 물로 관개수 내에 기생충 알(helminth egg)의 농도를 제한하는 처리를 제공하는 것이 일반적으로 요구된다.
이러한 UV 또는 염소 타입의 처리를 방해하며, 모래에 대한 최종 여과법에 의해 또는 멤브레인 마이크로 또는 초여과법에 의해 제거되고 있다.
이에 따라, 프랑스 특허 공개 FR-2 767 521 호에 따르면, 급속한 침전 단계(>20 m/시간)를 통해 그리고 고속(>10 m/시간)으로의 다층 상승식 여과 단계에서 생물학적으로 처리된 폐수의 연속적인 통로에 의해 기생충 알을 완전히 제거하는 것이 제안되어 있다.
더욱 정교한 조합에 있어서, 침전된 물 내에 함유된 슬러지, 섬유 및 다른 폐색 요소의 여과 물질이 도달하는 것을 최소화하기 위해, 침전 탱크와 필터 사이에 있고 0.5 내지 5 mm 범위의 메쉬를 구비한 차폐 단계를 개입시키는 것이 제안되어 있다.
이러한 기술은 1 알(egg)/리터(liter)의 물에서의 최대 한계점 아래의 레벨로 기생충 알을 감소시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다.
단일층 및/또는 하강식 모래 여과법에 의한 더욱 늦은 마무리 기술보다 더욱 콤팩트하지만, 이와 같이 급속한 여과 기술은 필요한 여과 장비의 크기로 인해 비교적 비용이 높다.
도 1은 본 발명의 원리를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물 처리 장치의 개략도.
본 발명의 목적은, 특히 종래 기술의 방법보다 비용이 적게 드는 물 처리 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 기술에 비해 감소된 크기의 장비를 구비한 물 처리 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 관개 및 공업용으로 사용되거나 또는 음료수로서 사용되는 물을 처리하는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.
이들 목적 및 별도의 다른 목적은 본 발명에 의해 성취되며, 이들 목적은 물 내의 부유물, 특히 기생균을 감소시키기 위한 물 처리 방법을 제공하는 것으로서, 10 m/시간 이상의 처리 속도로 침전 탱크를 통해 물을 순환시키는 침전 단계를 포함하고, 상기 침전 단계 후에, 대략 5 ㎛ 내지 대략 25 ㎛ 범위의 매쉬 치수를 갖는 스크린을 이용하는 정교한 차폐 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법으로 얻어진 결과는 3가지 단계의 처리(침전, 비정밀한 차폐 및 다층 필터 여과)로 이루어지며, 빠른 침전 및 정교한 차폐를 포함하는 단지 2가지 단계를 조합하는 방법에서는 제안하고 있지 않으며, 기생균을 요구된 만큼으로 감소시킬 수 있는 종래 기술의 방법으로 얻어지는 것보다 양호하다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 정교한 차폐 단계는 대략 8 ㎛ 내지 대략 12 ㎛ 범위의 메쉬 치수를 갖는 스크린을 이용하여 수행된다.
정교한 차폐로 통계적으로 낮은 기생충 알(폐수가 처리되지 않거나 또는 생물학적으로 처리되는지에 따라서, 하나 내지 얼마의 기생충 알/리터 미만)을 갖는 침전 탱크에 폐수를 둔다.
이에 따라, 스크린 메쉬를 통과하기 위해 기생충 알이 오벌라이징(ovalising)할 수 있지만, 출원인에 의해 수행된 시험 동안에, 상기 침전 단계 후에 남아 있는 알이 8 내지 12 ㎛의 차폐에 의해 충분한 정도로 감소되므로, 시험된 모든 폐수가 차폐 후에 1 알/리터의 제한치 하에서 기생충 알 농도를 가진다는 점이 명백하였다.
장점적인 해결책에 따르면, 상기 침전 단계는 응고/응집 단계에 의해 진행된다.
알은 플록(floc)을 통합하려는 경향이 있고 잔여 플록의 침전 및 차폐에서 차단되는 것이 좋다.
제 1 변형례에 의하면, 상기 응고/응집 단계는 적어도 하나의 응고제 및 적어도 하나의 응집제를 물에 첨가하여 상기 침전 단계에서 나오는 슬러지를 재순환함으로써 얻어진다.
이 경우, 상기 응집 단계는 적어도 20 m/시간의 속도로 수행되는 것이 바람직하다.
제 2 변형례에 의하면, 상기 응고/응집 단계는 적어도 하나의 응고제, 적어도 하나의 응집제 및 적어도 하나의 불수용성 입자성의 자갈 재료를 물에 첨가함으로써 얻어진다.
이 경우, 상기 응고/응집 단계는 적어도 30 m/시간의 속도로 수행되는 것이 바람직하다.
유리하게는, 상기 침전 단계의 하류에서 산화제를 주입하기 위한 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 산화제 주입 단계는 상기 차폐 단계의 상류에서 수행되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 산화제는 하기의 그룹에 속하는 작용제 중 적어도 하나를 포함한다.
- 염소;
- 하이포아염소산나트륨;
- 이산화염소; 및
- 오존
이로써, 처리되는 물의 품질을 더욱 개선하기 위해 물을 살균하게 된다.
유리하게는, 상기 방법은 상기 차폐 단계의 상류에서 하기의 그룹에 속하는 작용제 중 적어도 하나를 포함하는 분말 작용제를 주입하기 위한 단계를 포함한다.
- 입자상의 활성탄;
- 분말상의 활성탄; 및
- 이온 교환 수지
이로써, 분해된 오염물의 처리가 수행된다.
제 1 변형례에 의하면, 상기 차폐 단계의 하류에서 UV 방사선에 의해 물을 살균하기 위한 단계를 포함한다.
본 발명은 또한, 부유물, 특히 기생균을 감소시키기 위해 적어도 하나의 침전 탱크를 포함하는 물 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 침전 탱크의 하류에 대략 5 ㎛ 내지 대략 25 ㎛ 범위, 바람직하게 대략 8 ㎛ 내지 대략 12 ㎛ 범위의 메쉬 치수를 차폐하는 적어도 하나의 스크린을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 해결책에 의하면, 상기 침전 탱크는 자갈식 플록 침전 타입의 응고/응집/침전을 갖는다.
이 경우, 상기 침전 탱크는 물보다 큰 비중량을 갖고 대략 50 ㎛ 내지 대략 250 ㎛ 범위의 평균 직경을 갖는 입자상 물질을 포함하는 자갈과 결합되는 것이 유리하다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 스크린(들)은 디스크 또는 드럼 타입이다.
유리하게는, 상기 스크린(들)에 응고하지 않게 하는 수단을 포함한다.
이 경우, 상기 응고 방해 수단은 압력 하에서 세척수를 분사하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 장치는 상기 침전 탱크의 상류에서 재순환하기 전에 상기 세척수를 살균하는 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 세척수의 살균 수단은 하기의 기술로부터 선택된다.
- 염소 처리;
- 오존 처리; 및
- UV 방사
유리하게는, 상기 분사 수단은 처리될 물의 반대 흐름방향으로 세척수를 분사한다.
장점적인 해결책에 의하면, 상기 장치는 상기 침전 탱크의 상류에서 세척수를 재순환시키는 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 예시적이고 비제한적인 예로서 제공된 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명, 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 원리는 비처리되거나 생물학적으로 처리되는 폐수가 침전 탱크(1)와 그 다음에 침전 탱크의 외부에 있고 5 내지 25 ㎛ 범위, 바람직하게 8 내지 12 ㎛ 범위의 메쉬를 갖는 차폐 시스템(2)을 를 연속적으로 통과하게 하는 것이다.
이와 같은 자갈 유형은 예컨대 모래로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 사용되는 침전 기술은 미네랄 솔트 또는 양이온 고분자 전해질을 주입(31)하는 응고 수반(coagulation basin)과 일렬로 또는 그 내에서의 응고 단계(3)와, 음이온 또는 양이온 고분자 전해질(중합체)의 주입(41) 전에 응집 상(flocculation phase)(4)에 의해 진행될 것이다.
고려될 수 있는 또다른 변형례에 의하면, 침전 탱크(1)는 적어도 20 m/시간의 속도로 기능하는 적어도 하나의 응고제 및 적어도 하나의 응집제의 첨가를 갖는 슬러지 재순환 침전 탱크이다.
고려될 수 있는 또다른 변형례에 의하면, 침전 탱크(1)는 적어도 30 m/시간의 속도로 기능하는 하나의 응고제, 하나의 응집제 및 하나의 불용성 입자성의 자갈 재료를 첨가하는 자갈식 플록 침전 탱크이며, 침전 탱크(1) 내에 사용되는 자갈은 물보다 큰 비중을 갖고 50 내지 250 ㎛ 범위의 평균 직경을 갖는 입자성 물질이다.
차폐 단계는 침전 탱크의 외부에 있고 침전 탱크의 하류에 있는 스크린 상에서 수행되어, 침전 탱크의 스크린에 들러붙음 및 세척을 허용한다.
스크린은 10 ㎛의 메쉬를 가지고 디스크 또는 드럼 타입이며, 디스크 타입이 바람직하다.
바람직한 차폐 방향은 디스크 또는 드럼의 내부로부터 외측인 한편, 스크린은 바람직하게 스크린의 외부에 배치된 분사 노즐 또는 매니폴드를 가지며 차폐의 반대방향으로 물을 주입하는 물 분사 세척 시스템(21)을 구비하는 것이 바람직할 것이다.
시험시에, "하이드로테크(Hydrotech)(등록상표)" 타입의 디스크 스크린을 사용하였고, 스크린에 들러붙기 시작하면 외부에 배치되고 쉽게 접근되는 노즐에 의해 세척을 용이하게 한다.
10 ㎛의 공칭 메쉬를 갖는 스크린의 경우, 출원인은 관개용의 생물학적으로 처리된 폐수에 대해 응고/응집/자갈식 침전 및 그 후의 차폐를 통해 1 알/리터 미만으로 기생충 알 레벨을 유지하고, 100 m/시간 이상의 침전 속도와, 발전된 차폐 표면에 대하여 침전수가 10 내지 30 m3/시간 범위의 도달 속도를 가지는 것을 알았고, 응고제[본 경우에는 황산반토(aluminum sulphate)를 사용하고, 철염은 우수한 응고제임] 투여량은 알루미늄으로 표현된 대략 12 mg/l이고, 중합체의 투여량은 0.7 mg/l이다.
부유물의 농도는 응집/자갈식 침전/차폐를 통해 20 이상의 요인에 의해 나누었다.
따라서, 침전/차폐 처리는 처리되는 물 내의 불유물의 레벨을 상당히 감소시키며 하기와 같은 보충적인 처리에 의해 물의 세척을 촉진시킨다.
- 분말 또는 입자상의 활성탄 또는 이온 교환 수지 등의 분말 시약의 주입에 의해 분해되는 오염물 처리; 및
- 오존, 과산화수소, 염소, 하이포아염소산나트륨, 과산화염소 또는 클로라민 등의 산화제, 또는 UV 방사에 의한 물의 살균;
UV는 차폐 후에 적용될 수 있으므로 차폐로 인해 부유물(MS)가 감소하는 이점이 있다.
UV는 침전수의 양호한 품질에 관해서는 차폐의 상류에 적용될 수도 있다.
후자의 경우에, 차폐 격자(screening grille) 근방에 직접 설치되는 UV 방사기에 의한 적용이 바람직하며, UV 흐름으로 차폐 격자를 조명하고, 그 살균 작용은 스크린 상에 보유된 미생물이 스크린으로의 각각의 턴 스루(turn through)에서 UV 방사기 전방의 간헐적인 통로에 의해 높은 UV 투여량을 받는 점에 의해 강화된다.
스크린 세척수는 재응집 및 침전되도록 침전 탱크의 상류에서 재활용(22)되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 방식에 있어서, 세척수는 침전 탱크로의 복귀 전에 산화제(23)의 작용에 의해 살균된다.
보다 일반적으로, 이러한 세척수는 염소 처리, 오존 처리 또는 UV 방사에 의해 살균될 수 있다.
특히 대략 5 ㎛ 이상 크기를 갖는 부유물 및 미생물뿐만 아니라 분해성 중금속 및 귀금속을 제거하기 위해, 강물 또는 호숫물 타입의 표면수 처리에 이점을 갖는 동일한 프로세스 체인이 적용될 수 있다. 또한, 처리는 산화재 또는 UV에 의한 살균 처리에 의해 보충될 수도 있다.
아래의 표 1에서 나타낸 작동 조건 하에서, 58 m/시간의 침전 속도에서 기능하는 모래를 갖는 자갈식 플록 침전 탱크 다음에 10 ㎛ 메쉬를 갖는 스크린을 포함하는 조립체를 가지고 호숫물에 대해 수행된 지시 시험에 의한 결과를 표 2와 같다.
표 1:
처리량 1,800-2,200 m3/h
총 보유 시간: 15-20 분
침전 탱크 미러에서의 속도: 50-58 m/시간
응고제 투여량: 8 mg Al/l
중합체 투여량: 0.30 mg/l
pH: 5.8-5.9
재순환: 입력 비율의 4%
표 2:
변수 | 입력 | 출력 | 목표값 | 효율 |
귀금속 | 109 mg Pt/1까지 | 5mg Pt/l | ≤15 mg/Pt/l | 95% |
부유물 | 3.3 mg/l | <2 mg/l | ≤5.0 mg/l | >38% |
혼탁도 | 4.5 NTU | 0.19 NTU | ≤1.00 NTU | - |
KMnO4 | 60.6 mg/l | 9.6 mg/l | - | 84% |
CODcr | 34.8 mg/l | 9.3 mg/l | ≤20 mg/l | 74% |
총 알루미늄 | - | 0.12 mg Al/l | ≤0.50 mg Al/l | - |
분해된 알루미늄 | - | <0.05 Al/l | ≤0.10 mg Al/l | - |
Claims (24)
- 물 내의 부유물, 특히 기생균을 감소시키기 위한 물 처리 방법으로서, 10 m/시간 이상의 처리 속도로 침전 탱크를 통해 상기 물을 순환시키는 침전 단계를 포함하는, 물 처리 방법에 있어서,상기 침전 단계 후에, 5 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위의 메쉬 치수를 갖는 스크린을 이용하는 정교한 차폐 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,상기 정교한 차폐 단계는 8 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위의 메쉬 치수를 갖는 스크린에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 침전 단계는 응고/응집 단계에 의해 진행되는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제3항에 있어서,상기 응고/응집 단계는 적어도 하나의 응고제 및 적어도 하나의 응집제를 상기 물에 첨가하여 상기 침전 단계에서 나오는 슬러지를 재순환함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제4항에 있어서,상기 응집 단계는 적어도 20 m/시간의 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제3항에 있어서,상기 응고/응집 단계는 적어도 하나의 응고제, 적어도 하나의 응집제 및 적어도 하나의 불수용성 입자성의 자갈 재료를 상기 물에 첨가함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제6항에 있어서,상기 응고/응집 단계는 적어도 30 m/시간의 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 침전 단계의 하류에서, 산화제를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제8항에 있어서,상기 산화제 주입 단계는 상기 차폐 단계의 상류에서 수행되는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,상기 산화제는 하기의 그룹에 속하는 작용제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.- 염소;- 하이포아염소산나트륨;- 이산화염소; 및- 오존
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 차폐 단계의 상류에서, 하기의 그룹에 속하는 작용제 중 적어도 하나를 포함하는 분말 작용제를 주입하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.- 입자상의 활성탄;- 분말상의 활성탄; 및- 이온 교환 수지
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 차폐 단계의 하류에서, UV 방사선에 의해 상기 물을 살균하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 침전 단계의 하류와 상기 차폐 단계의 상류에서, UV 방사선에 의해 상기 물을 살균하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 방법.
- 부유물, 특히 기생균을 감소시키기 위해 적어도 하나의 침전 탱크를 포함하는 물 처리 장치에 있어서,상기 침전 탱크의 하류에 5 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위의 메쉬 치수를 차폐하는 적어도 하나의 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제14항에 있어서,상기 스크린의 스크린 메쉬는 8 ㎛ 내지 12 ㎛ 범위의 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 침전 탱크는 응고/응집/자갈식 플록 침전 타입인 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제16항에 있어서,상기 침전 탱크는 물보다 큰 비중량을 갖고 50 ㎛ 내지 250 ㎛ 범위의 평균 직경을 갖는 입자상 물질을 포함하는 자갈과 결합되는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스크린은 디스크 또는 드럼 타입인 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스크린에 응고하지 않게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제19항에 있어서,상기 응고 방해 수단은 압력 하에서 세척수를 분사하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제20항에 있어서,상기 분사 수단은 처리될 상기 물에 반대 흐름방향으로 분사하는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제20항 또는 제21항에 있어서,상기 침전 탱크의 상류에서 상기 세척수를 재순환시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제22항에 있어서,상기 침전 탱크의 상류에서 재순환하기 전에 상기 세척수를 살균하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.
- 제23항에 있어서,상기 세척수의 살균 수단은 하기의 기술로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물 처리 장치.- 염소 처리;- 오존 처리; 및- UV 방사
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